CN111721256B - 一种基于5g的景观铁塔信息自动监控系统及监控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于5G的景观铁塔信息自动监控系统及监控方法，包括检测模块，供电模块，以及监控中心模块；供电模块中的发电单元吸收光能转化为电能并储存在锂电池中，具有节能环保省电的特点，定位单元通过端口单元将具体的偏移量发送至信号强度检测单元，信号强度检测单元将偏移量转化为强度信号，再借助微基站向监控中心模块发送不同等级的信号，预警单元根据信号强度等级模拟景观铁塔的形变姿态以反馈景观铁塔信息，方便实时直观表述铁塔当前状态，当信号强度等级超过警戒等级后触发报警单元，以便及时采取防护措施，避免事故发生。

Description

一种基于5G的景观铁塔信息自动监控系统及监控方法
技术领域
本发明涉及一种实时监控领域，具体是一种基于5G的景观铁塔信息自动监控系统及监控方法。
背景技术
景观铁塔广泛应用于小区、公园、校园、农庄、广场、绿地及旅游景点等处。景观铁塔，又叫工艺塔或不锈钢塔(因为外包不锈钢)特别适用与标志性建筑物，各大办公楼楼顶。美观大方，新颖独特，经久耐用，装饰效果好。
景观铁塔在巡检时大多通过人工使用经纬仪、全站仪等仪器来对铁塔进行测试维护，在人工测试发现问题后，然后通知相关人员来进行处理。而站区的视频监控系统，一般包括前端摄像机、传输线缆、视频监控平台等组成，摄像机采集站区周围情况，监控人员发现有可疑情况之后，通知相关人员进行相应的问题处理。
但是现有的检测方式存在精准度不高的缺陷，并不能及时预测风险，安全性不高。
发明内容
基于上述背景技术中所提到的现有技术中的不足之处，为此本发明提供了一种基于5G的景观铁塔信息自动监控系统及监控方法。
本发明通过采用如下技术方案克服以上技术问题，具体为：
一种基于5G的景观铁塔信息自动监控系统，包括：
检测模块，所述检测模块包括安装于景观铁塔的摄像头、用于监测铁塔各构件位置的定位单元、连接所述定位单元的端口单元、以及连接所述端口单元的信号强度检测单元，所述信号强度检测单元包括至少一个微基站，所述微基站通过安装组件固定在景观铁塔上，所述微基站用于将信号强度检测单元检测到的铁塔各构件位置的信息发出；
供电模块，所述供电模块设置在景观铁塔上并连接所述检测模块，所述供电模块包括发电单元和储电单元，且在所述储电单元上设置有连接所述检测模块的变电器，所述供电模块用于向所述检测模块供电；
所述发电单元为光伏发电组件，包括通过安装组件固定安装在景观铁塔上用于吸收光能转变为电能的光伏板，所述储电单元为安装在景观铁塔上的锂电池；
监控中心模块，所述监控中心模块无线和/或有线连接所述检测模块，所述监控中心模块用于实时监测景观铁塔各构件的位置偏移量以及景观铁塔显示的广告信息，所述监控中心模块包括预警单元和报警单元，所述预警单元用于在铁塔构件发生偏移时模拟景观铁塔姿态，所述报警单元用于在铁塔构件偏移量超过警戒值时发出报警信号。
作为本发明进一步的方案：所述定位单元包括至少八个定位器，八个定位器分别安装在景观铁塔的四个支撑柱和四面的桁架上，所述定位器用于监测景观铁塔的四个支撑柱与四面的桁架同景观铁塔地基的相对位置。
作为本发明再进一步的方案：所述信号强度检测单元包括转换器，所述转换器用于将定位器检测到的位置数据差值转化为电信号，所述微基站包括一个放大器，所述放大器用于将所述转换器转化的电信号放大并通过有线和/或无线的方式发送至监控中心模块。
作为本发明再进一步的方案：所述供电模块还包括低电提示单元和应急储备单元，所述应急储备单元用于在所述所述锂电池中的电量不足时为所述检测模块供电，所述低电提示单元连接所述监控中心模块，所述低电提示单元用于在锂电池中的电量低于预设值时自动向监控中心模块发送充电信号；
其中，所述锂电池具有一个快充接口，所述快充接口设置在景观铁塔的地基上并通过导线电性连接所述锂电池。
作为本发明再进一步的方案：所述转换器内设置有一个运算模块，所述运算模块用于将所述定位器检测到的位置变化向量转化为X、Y、Z三个方向上的线段长度。
作为本发明再进一步的方案：所述监控中心模块内设置一个数据中心，所述数据中心包括一个预设的阈值库，所述阈值库用于设置触发所述报警单元的警戒值的大小，所述警戒值与所述景观铁塔的材料参数呈正相关关系。
作为本发明再进一步的方案：所述预警单元包括模拟器和显示器，所述模拟器用于根据所述微基站发送的数据值动态模拟景观铁塔的实时形变姿态，所述显示器用于通过三维动画的方式将模拟器模拟的铁塔姿态显示出来。
一种基于5G的景观铁塔信息自动监控系统的监控方法，包括如下步骤：
步骤一，数据接收，定位单元实时将景观铁塔的各个构件的位置数据信息传输至信号强度检测单元上；
步骤二，信息转换，信号强度检测单元上的转换器将定位器检测到的位置数据差值转化为电信号，电信号的信息发送至微基站上并借助放大器将信号放大后通过有线和/或无线的方式发送至监控中心模块上；
步骤三，数据信息比对，监控中心模块接收来自于微基站的实时数据并同阈值库上预设的警戒值对比，同时将实时数据传输至模拟器上，借助模拟器在显示器上反馈当前铁塔的姿态；
其中，实时数据小于警戒值时仅启动预警单元，当实时数据大于或等于警戒值时同时启动报警单元；
步骤四，启动应急方案，在实时数据大于或等于警戒值时由监控中心的工作人员组织应急措施，对景观铁塔进行加固。
采用以上方案后，本发明相较于现有技术，具备以下优点：供电模块中的发电单元吸收光能转化为电能并储存在锂电池中，具有节能环保省电的特点，定位单元通过端口单元将具体的偏移量发送至信号强度检测单元，信号强度检测单元将偏移量转化为强度信号，再借助微基站向监控中心模块发送不同等级的信号，预警单元根据信号强度等级模拟景观铁塔的形变姿态以反馈景观铁塔信息，方便实时直观表述铁塔当前状态，当信号强度等级超过警戒等级后触发报警单元，以便及时采取防护措施，避免事故发生。
附图说明
图1为基于5G的景观铁塔信息自动监控系统的结构框图。
图2为基于5G的景观铁塔信息自动监控系统的工作流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以多种不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种基于5G的景观铁塔信息自动监控系统，包括：
检测模块100，所述检测模块包括用于监测铁塔各构件位置的定位单元110、连接所述定位单元110的端口单元120、以及连接所述端口单元120的信号强度检测单元130，所述信号强度检测单元130包括至少一个微基站131，所述微基站131通过安装组件固定在景观铁塔上，所述微基站用于将信号强度检测单元检测到的铁塔各构件位置的信息发出。具体实施过程中，该检测模块100还包括有安装有无线或有线通信模块的摄像头，该摄像头可以为360度广角摄像头，且该摄像头主要用于拍摄景观铁塔上播放的广告信息或广告画面。
供电模块200，所述供电模块200设置在景观铁塔上并连接所述检测模块100，所述供电模块包括发电单元210和储电单元220，且在所述储电单元220上设置有连接所述检测模块的变电器，所述供电模块200用于向所述检测模块100供电；
具体地，所述发电单元210为光伏发电组件，包括通过安装组件固定安装在景观铁塔上用于吸收光能转变为电能的光伏板，所述储电单元220为安装在景观铁塔上的锂电池；
监控中心模块300，所述监控中心模块300无线和/或有线连接所述检测模块100，所述监控中心模块300用于实时监测景观铁塔各构件的位置偏移量，所述监控中心模块300包括预警单元310和报警单元320，所述预警单元310用于在铁塔构件发生偏移时模拟景观铁塔姿态，所述报警单元320用于在铁塔构件偏移量超过警戒值时发出报警信号；具体的监控中心模块300与摄像头无线和/或有线连接，从而可实时接收摄像头拍摄的景观铁塔上播放的广告信息或广告画面，从而使得监控中心模块300可以实时监控当前景观铁塔上播放的广告信息或广告画面，避免识别和判断是否有播放错误的可能；同时，在实施过程中，摄像头拍摄的视频或图片信息可通过监控中心模块300存储于相应的存储器，便于后期调阅等，具体方式在此不详细阐述。
由供电模块200中的发电单元210吸收光能转化为电能并储存在锂电池中，通过锂电池为检测模块中的定位单元110和信号强度检测单元130以及提供电力，定位单元110通过端口单元120将具体的偏移量发送至信号强度检测单元130，信号强度检测单元130将偏移量转化为强度信号，再借助微基站131向监控中心模块300发送不同等级的信号，预警单元310根据信号强度等级模拟景观铁塔的形变姿态以反馈景观铁塔信息，当信号强度等级超过警戒等级后触发报警单元320。
在本发明的一个实施例中，所述定位单元110包括至少八个定位器，八个定位器分别安装在景观铁塔的四个支撑柱和四面的桁架上，所述定位器用于监测景观铁塔的四个支撑柱与四面的桁架同景观铁塔地基的相对位置；
由于景观铁塔的地基位置是固定的，因此通过监测八个定位器相对地基的位置可得知景观铁塔的大致形变，以防在大风天气下景观铁塔变形倒塌或者高温天气下景观铁塔热变形，能够实时监测景观铁塔的信息，省去了定期检测的工作。
在本发明的另一个实施例中，所述信号强度检测单元130包括转换器，所述转换器用于将定位器检测到的位置数据差值转化为电信号，所述微基站131包括一个放大器，所述放大器用于将所述转换器转化的电信号放大并通过有线和/或无线的方式发送至监控中心模块300；
利用转换器将定位器检测到的位置数据差值转为电信号，其中，在转换器初始安装时的位置数据设置为0值，位置数据包括X向和Y向以及Z向的位置数据，用以反映东西南北以及上下方向上的偏移，具体位置数据为空间偏移量在X向和Y向以及Z向的投影长度。
在本发明的又一个实施例中，所述供电模块200还包括低电提示单元和应急储备单元，所述应急储备单元用于在所述所述锂电池中的电量不足时为所述检测模块100供电，所述低电提示单元连接所述监控中心模块300，所述低电提示单元用于在锂电池中的电量低于预设值时自动向监控中心模块300发送充电信号；
其中，所述锂电池具有一个快充接口，所述快充接口设置在景观铁塔的地基上并通过导线电性连接所述锂电池；
当遇到梅雨天气等长时间阴雨天气时，光伏板不能及时吸收光能导致锂电池中的电量不够用，在锂电池中的电量过低时可以通过低电提示单元向监控中心模块300发送充电信号，监控中心模块300的工作人员接到该指令后通过快充接口向锂电池充电；
若监控中心模块300的工作人员未及时赶到或未及时发现低电提示时，还可通过应急储备单元向检测模块100暂时提供电力。
在本发明的又一个实施例中，所述转换器内设置有一个运算模块，所述运算模块用于将所述定位器检测到的位置变化向量转化为X、Y、Z三个方向上的线段长度；
利用运算模块将空间位移量表征为二维的具体数字，定量的反馈景观铁塔各构件的形变。
在本发明的又一个实施例中，所述监控中心模块300内设置一个数据中心，所述数据中心包括一个预设的阈值库，所述阈值库用于设置触发所述报警单元320的警戒值的大小，所述警戒值与所述景观铁塔的材料参数呈正相关关系；
景观铁塔的材料参数包括但不限于铁塔安装高度、材料力学性能、材料厚度等参数；
铁塔越高、材料越厚、力学性能越佳，相应的铁塔的抗形变能力越好，因此，具体的景观铁塔的材料参数决定景观铁塔的屈服强度，铁塔形变回复能力越强，其警戒值越低。
在本发明的又一个实施例中，所述预警单元310包括模拟器和显示器，所述模拟器用于根据所述微基站131发送的数据值动态模拟景观铁塔的实时形变姿态，所述显示器用于通过三维动画的方式将模拟器模拟的铁塔姿态显示出来；
利用模拟器根据微基站131发出的数据信号自动模拟铁塔的当前状态，并根据微基站131持续发送的数据实时动态更新铁塔姿态，最终通过显示器显示出来，以便监控中心的工作人员直观的发现以及预判风险。
一种基于5G的景观铁塔信息自动监控系统的监控方法，包括如下步骤：
步骤一，数据接收，定位单元实时将景观铁塔的各个构件的位置数据信息传输至信号强度检测单元上；
步骤二，信息转换，信号强度检测单元上的转换器将定位器检测到的位置数据差值转化为电信号，电信号的信息发送至微基站上并借助放大器将信号放大后通过有线和/或无线的方式发送至监控中心模块上；
步骤三，数据信息比对，监控中心模块接收来自于微基站的实时数据并同阈值库上预设的警戒值对比，同时将实时数据传输至模拟器上，借助模拟器在显示器上反馈当前铁塔的姿态；
其中，实时数据小于警戒值时仅启动预警单元，当实时数据大于或等于警戒值时同时启动报警单元；
步骤四，启动应急方案，在实时数据大于或等于警戒值时由监控中心的工作人员组织应急措施，对景观铁塔进行加固。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化。但凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

Claims (1)

1.一种基于5G的景观铁塔信息自动监控系统，其特征在于，包括：
检测模块(100)，所述检测模块(100)包括安装于景观铁塔的摄像头、用于监测铁塔各构件位置的定位单元(110)、连接所述定位单元(110)的端口单元(120)、以及连接所述端口单元(120)的信号强度检测单元(130)，所述信号强度检测单元(130)包括至少一个微基站(131)；
供电模块(200)，所述供电模块(200)设置在景观铁塔上并连接所述检测模块(100)，所述供电模块包括发电单元(210)和储电单元(220)，所述储电单元(220)为安装在景观铁塔上的锂电池；
监控中心模块(300)，所述监控中心模块(300)无线和/或有线连接所述检测模块(100)，所述监控中心模块(300)用于实时监测景观铁塔各构件的位置偏移量以及景观铁塔显示的广告信息，所述监控中心模块(300)包括预警单元(310)和报警单元(320)；
所述定位单元(110)包括至少八个定位器，八个定位器分别安装在景观铁塔的四个支撑柱和四面的桁架上，所述定位器用于监测景观铁塔的四个支撑柱与四面的桁架同景观铁塔地基的相对位置；
所述信号强度检测单元(130)包括转换器，所述转换器用于将定位器检测到的位置数据差值转化为电信号，所述微基站(131)包括一个放大器，所述放大器用于将所述转换器转化的电信号放大并通过有线和/或无线的方式发送至监控中心模块(300)；
所述供电模块(200)还包括低电提示单元和应急储备单元，所述应急储备单元用于在所述锂电池中的电量不足时为所述检测模块(100)供电，所述低电提示单元连接所述监控中心模块(300)，所述低电提示单元用于在锂电池中的电量低于预设值时自动向监控中心模块(300)发送充电信号；
所述锂电池具有一个快充接口，所述快充接口设置在景观铁塔的地基上并通过导线电性连接所述锂电池；
所述转换器内设置有一个运算模块，所述运算模块用于将所述定位器检测到的位置变化向量转化为X、Y、Z三个方向上的线段长度；
所述监控中心模块(300)内设置一个数据中心，所述数据中心包括一个预设的阈值库，所述阈值库用于设置触发所述报警单元(320)的警戒值的大小，所述警戒值与所述景观铁塔的材料参数呈正相关关系；
所述预警单元(310)包括模拟器和显示器，所述模拟器用于根据所述微基站(131)发送的数据值动态模拟景观铁塔的实时形变姿态，所述显示器用于通过三维动画的方式将模拟器模拟的铁塔姿态显示出来；
所述基于5G的景观铁塔信息自动监控系统的监控方法包括如下步骤：
步骤一，数据接收，定位单元实时将景观铁塔的各个构件的位置数据信息传输至信号强度检测单元上；
步骤二，信息转换，信号强度检测单元上的转换器将定位器检测到的位置数据差值转化为电信号，电信号的信息发送至微基站上并借助放大器将信号放大后通过有线和/或无线的方式发送至监控中心模块上；
步骤三，数据信息比对，监控中心模块接收来自于微基站的实时数据并同阈值库上预设的警戒值对比，同时将实时数据传输至模拟器上，借助模拟器在显示器上反馈当前铁塔的姿态；
步骤四，启动应急方案，在实时数据大于或等于警戒值时由监控中心的工作人员组织应急措施，对景观铁塔进行加固。
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